Cell Stem Cell：证实心脏也有自产的干细胞
2011-12-05 MedSci原创 MedSci原创
MedSci评论： 2006年科学家首次发现心脏干细胞，2009年Science上发文称成功利用心脏干细胞培育出心脏肌肉组织（Science 16 October 2009:DOI: 10.1126）。但这些“心脏干细胞”到底是心脏原生的，还是从骨髓中定植而来，并不清楚。最新的研究表明，在心脏内部同样存在原生的干细胞，并随时启
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2006年科学家首次发现心脏干细胞，2009年Science上发文称成功利用心脏干细胞培育出心脏肌肉组织（Science 16 October 2009:DOI: 10.1126）。但这些“心脏干细胞”到底是心脏原生的，还是从骨髓中定植而来，并不清楚。最新的研究表明，在心脏内部同样存在原生的干细胞，并随时启动修复受损的心脏组织，这一发现令人惊奇，给心肌梗死患者带来新的希望。 然而，我们也不能过于乐观，为什么有原生的心脏干细胞，还会有大量的心肌梗死并死亡的病例呢？因为这些干细胞能否激活，甚至能否分化为心肌细胞，不仅要看有没有干细胞存在，还要看有没有适合它们生存的土壤（微环境，Niche)，因此研究干细胞的微环境，同样十分重要。而何种心肌的微环境能促进这些干细胞分化为心肌，并与宿主进行整合，发挥功能，还有漫长之路要走。 |
心脏组织，图片来自维基共享
几年来，科学家们已经发现干细胞潜伏在心脏中，但是他们不知道这些细胞是否起源自那里或者从他处通过血液迁移过来的。2011年12月1日《细胞-干细胞》(Cell Stem Cell)期刊发表一篇新研究论文，表明这些干细胞确实是心脏所产生的，能够形成有朝一日可以用来帮助修复损伤(比如心脏病发作时导致的)的细胞类型。
美国威斯康辛大学麦迪逊分校干细胞生物学家蒂姆-坎普(Tim Kamp)，未参与该项研究，他说，“这是心脏如何能够长期维持和修复自我的另一个迷人故事。这是一个非常好的例子：这些干细胞停留在心脏内，随时准备着维持心脏结构。”
心脏病是美国头号杀手，这主要是因为心脏组织，一旦受损，只有有限的修复自我的能力。澳大利亚Victor Chang心脏研究所干细胞生物学家理查德-哈维(Richard Harvey)是该研究的共同作者，他说，本地心脏干细胞应当有潜力让心脏自我修复，但是没有人能确定地证实这样的细胞存在过：受损心脏组织中发现的干细胞可能是来自血液或者骨髓，因为它们能够派送干细胞到受损位点。一种细胞类型，间充质干细胞样细胞(mesenchymal stem cell-like cell)，特别充满争议，这是因为尽管在心脏发现，但是这些细胞有它们产生的骨髓干细胞或血干细胞的很多特征。
为了找出间充质干细胞样细胞是否在心脏中产生，还只是转运到那里，哈维和他的同事杀死一组小鼠中的骨髓干细胞，用来自绿色荧光蛋白标记的供者小鼠的骨髓干细胞替换它。8个月之后，他们从小鼠的心脏中收集间充质干细胞样细胞。令人吃惊的是，收集的细胞当中没有一个发出绿光，表明它们并不是来自荧光标记的骨髓，也不来自血液---因为骨髓能制造新的血干细胞因而血液能保留绿色荧光蛋白标记。甚至当研究人员诱导小鼠心脏病发作时，他们也发现同样的结果---间充质干细胞样细胞看起来就是来自心脏那里。
研究人员接下来往回追踪间充质干细胞样细胞到一个特定心脏区域，证实这些细胞是由来自形成称作心外膜(epicardium)的心脏外层的一个区域制造出来的。哈维说，当他们进一步研究这些细胞的性质，他们发现它们在构建动脉血管和胞外基质---心脏收缩细胞嵌入在里面---中发挥着关键作用。
哈佛干细胞研究所干细胞生物学家吴昌旭(音译)也没有参与这项研究，他说，综合在一起，他们发现这些细胞存在于成年心脏中，同时鉴定出间充质干细胞样细胞在发育中的作用“强烈提示着人们可能诱导这样的细胞群体能够介导心脏修复”。特别是，这些干细胞有朝一日可能用于修复心肌细胞在当中发生收缩的支架和结构。
然而，除了心脏的结构基质和周围的血管，还存在收缩肌，而该研究揭示间充质干细胞样细胞不能再生收缩肌。哈维说，再者，间充质干细胞样细胞在成年心脏中不能自然发生细胞分裂，因而修复心脏结构性损伤将需要找到一种方法“将它们从深度休眠状态唤醒从而帮助它们扩增和分化为合适的细胞类型”。(生物谷Bioon.com：towersimper编译)
doi:10.1016/j.stem.2011.10.002
Adult Cardiac-Resident MSC-like Stem Cells with a Proepicardial Origin
HJames J.H. Chong, Vashe Chandrakanthan, Munira Xaymardan, Naisana S. Asli, Joan Li, Ishtiaq Ahmed, Corey Heffernan, Mary K. Menon, et al.
Colony-forming units-fibroblast (CFU-Fs), analogous to those giving rise to bonemarrow(BM)mesenchymal stem cells (MSCs), are present in many organs, although the relationship between BM and organ-specific CFU-Fs in homeostasis and tissue repair is unknown. Here we describe a population of adult cardiac-residentCFU-Fs (cCFU-Fs) that occupy a perivascular, adventitial niche and show broad trans-germ layer potency in vitro and in vivo. CRE lineage tracing and embryo analysis demonstrated a proepicardial origin for cCFU-Fs. Furthermore, in BMtransplantation chimeras, we found no interchange between BM and cCFU-Fs after aging, myocardial infarction, or BM stem cell mobilization. BM and cardiac and aortic CFU-Fs had distinct CRE lineage signatures, indicating that they arise from different progenitor beds during development. These diverse origins for CFU-Fs suggest an underlying basis for differentiation biases seen in different CFU-F populations, and could also influence their capacity for participating in tissue repair.
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